專利名稱：碳板負(fù)極板密封鉛酸電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳板負(fù)極板密封鉛酸電池。
背景技術(shù)：
當(dāng)今社會大氣污染日趨嚴(yán)重，石油等能源資源日漸緊張，重視并大力開 發(fā)研究以蓄電池為動力的能源，將是科研工作者長期面臨的問題。電動自行 車這種輕便快捷、無污染、使用成本低的交通工具，深受廣大消費(fèi)者的歡迎。 鉛酸電池因資源豐富、價格低廉且安全性能好等特點(diǎn)，是目前市場上電動自 行車主要使用的動力電源。
但是，鉛酸電池作為電動車的動力電源，存在體積比能量和重量比能量 低；比功率低，不能快速充放電；對于電動自行車這種重負(fù)荷使用的條件， 電池容易產(chǎn)生鈍化和硫酸鹽化，而使用壽命短等問題，所以提髙電池的性能 和循環(huán)壽命對于降低使用成本，減少原材料的使用，保護(hù)環(huán)境都有非常積極 的意義。
鉛酸蓄電池是低比功率產(chǎn)品，不能進(jìn)行大電流快速充放電，在實(shí)際使用 過程中，如在起動、加速、上坡、頂風(fēng)等需大電流放電時，輸出電壓下降很 大，需要3~5s才能達(dá)到最大值，影響使用和行車安全，并且這種強(qiáng)迫蓄電 池瞬間提供大電流放電的使用情況，對電池極板特別是負(fù)極板的沖擊很大。 鉛酸電池在重負(fù)荷使用時，容量往往受限于負(fù)極，當(dāng)髙電流密度放電時，短 時間內(nèi)負(fù)極上大量的鉛離子轉(zhuǎn)入電解液，此時來不及形成新的晶核，鉛離子 只有產(chǎn)生沒有消耗，溶液中過飽和度較大，較之低電流密度放電，容易形成 數(shù)量較多、尺寸較小的晶核，從而生成致密的硫酸鉛層造成負(fù)極不同程度的 穩(wěn)定鈍化，雖然負(fù)極板上添加的膨脹劑有去鈍化的作用，但是隨著電池的循 環(huán)，這些膨脹劑隨電池內(nèi)部的氧循環(huán)過程而逐漸被氧化和降解，此時放電電 流密度越大，越易產(chǎn)生鈍化，而使負(fù)性活性物質(zhì)逐漸喪失放電能力，使用壽 命縮短。同時，由于電動車電源屬于大電流深度充放電循環(huán)使用，作為動力 電源的鉛酸電池在開始放電時，最先生成小顆粒硫酸鉛晶體，隨著放電的深 入，在形成新的小顆粒晶體的同時，原有的小晶體逐漸生長變大，由于硫酸 鉛在稀溶液中的溶解度較大，它的生長速度比在濃溶液中大，硫酸鉛的形成 需要消耗硫酸，電池中的硫酸濃度將隨著放電的進(jìn)行逐漸下降，放電后期，可直接生成大顆粒硫酸鉛晶體，因此，電池放電深度越深，產(chǎn)生的大顆粒硫 酸鉛晶體越多。在充電時，因?yàn)榇箢w粒硫酸鉛晶體較小顆粒硫酸鉛晶體難還 原，所以隨著深度放電循環(huán)的進(jìn)行，不能還原的大顆粒硫酸鉛晶體在負(fù)極板 上逐漸積累，當(dāng)這種大顆粒硫酸鉛晶體積累到一定程度后，負(fù)極板容量將明 顯下降，從而電池壽命終止。
超級電容器是近年來快速發(fā)展的新型儲能器件，它具有大電流快速充放 電特性，比功率是普通蓄電池的幾十倍甚至幾千倍。并且，循環(huán)壽命長，充
放電次數(shù)可達(dá)iooooo次左右。但是，超級電容器作為電動車用電源存在致
命的弱點(diǎn)，比容量較低，盡管現(xiàn)在的技術(shù)水平將超級電容器的比能量提髙到
普通電容器的ioo倍以上，但是與蓄電池相比，比容量依然顯著較低(約為 普通蓄電池的1/8~10)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種碳板負(fù)極板密封鉛酸電池，它是基于超級電容 器界面電化學(xué)雙電層的原理，在鉛酸電池負(fù)極板上引入具有電化學(xué)雙電層儲 能的碳板，在電解液/電極材料兩相界面上形成的電化學(xué)雙電貯存能量，具 有超級電容的性能，使電池兼有電容儲能的特點(diǎn)，具有髙比功率，可快速大 電流放電，并且由于電池中電化學(xué)雙電層電容儲能的的貢獻(xiàn)，使本應(yīng)與負(fù)載 電流相等的電池鉛負(fù)極板上的電流降了下來，減少了鉛極板表面的鈍化現(xiàn) 象，同時相應(yīng)地減少了電池的放電深度，延緩了鉛負(fù)極板上形成大顆粒硫酸 鉛晶體積累的進(jìn)程，從而延長了電池的使用壽命。
本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種碳板負(fù)極板密封鉛酸電池，包括正極板和負(fù) 極板，有部分負(fù)極板為碳板，所述碳板包括金屬基板，金屬基板上涂復(fù)有多 孔碳材料和石墨類材料的混合物以及它們的復(fù)合材料。
上述技術(shù)方案中，所述金屬基板可以用鉛、銅、鋁箔(網(wǎng))、泡沫金屬、 泡沫碳制成，并且表面可鍍鉛。
所述多孔碳材料采用能形成界面雙電層儲能的碳材料，如活性碳粉末或 活性碳纖維或中孔碳或納米碳管，其電化學(xué)電容大于100F/g。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
1.本發(fā)明使電池兼有電容儲能功率大的性能，在車輛起動、加速、上 坡時可快速大電流放電，提髙了行車的安全性。2. 當(dāng)負(fù)載瞬間需要大電流時，由于超級電容響應(yīng)的時間快，首先由具 有超級電容性能的碳板提供大部分電流，電池負(fù)極板上的放電電流綬慢增 加，避免了負(fù)極板受到大電流的沖擊，減少了鈍化的產(chǎn)生。
3. 由于電容儲能負(fù)擔(dān)了本應(yīng)由電池儲能提供的負(fù)載電流的一部分，因 而負(fù)極板的放電深度降低，減緩了難還原性硫酸鉛在極板上的積累進(jìn)程，進(jìn) 而可延長電池的使用壽命。
4. 當(dāng)車輛剎車、減速、下坡、停車等負(fù)荷減載時，電池部分自動為電 容極片充電，并儲存起來，下次使用，這種補(bǔ)充過程是自動過程，由電池極 片和電容極片電壓誰髙誰低來決是否補(bǔ)充，母線電壓不會突變。


下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述
圖1為本發(fā)明的極板結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的俯視圖3為圖2的A —A剖面圖。
其中l(wèi)正極板；2負(fù)極板；21碳板；3隔膜。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例如圖l、圖2、圖3所示， 一種碳板負(fù)極板密封鉛酸電池，包 括正極板1和負(fù)極板2，有部分負(fù)極板2為碳板21，所述碳板21包括金屬 基板，金屬基板上涂復(fù)有多孔碳材料和石墨類材料的混合物以及它們的復(fù)合 材料所述碳板21包括金屬基板，金屬基板上涂復(fù)有多孔碳材料和石墨類 材料的混合物以及它們的復(fù)合材料；所述金屬基板可以用鉛、銅、鋁箔(網(wǎng))、 泡沫金屬、泡沫碳制成，并且表面可鍍鉛；所述多孔碳材料采用能形成界面 雙電層儲能的碳材料，如活性碳粉末或活性碳纖維或中孔碳或納米碳管，其 電化學(xué)電容大于100F/g。
實(shí)施中，碳板21可以采用商業(yè)化的比表面積達(dá)1500m2/g的活性碳，經(jīng) 活化處理后，與乙炔黑、分散劑，粘結(jié)劑等按一定比例混合制成碳裔，再用 機(jī)械的方法將其壓制在表面鍍鉛的金屬基板上制成。
本發(fā)明是基于超級電容器界面電化學(xué)雙電層的原理，在鉛酸電池負(fù)極板 上引入具有電化學(xué)雙電層儲能的碳板，在電解液/電極材料兩相界面上形成 的電化學(xué)雙電貯存能量，具有超級電容的性能，使電池兼有電容儲能的特點(diǎn)，具有髙比功率，可快速大電流放電，并且由于電池中電化學(xué)雙電層電容儲能 的的貢獻(xiàn)，使本應(yīng)與負(fù)載電流相等的電池負(fù)極板上的電流降了下來，減少了 極板表面的鈍化現(xiàn)象，同時相應(yīng)地減少了電池的放電深度，延緩了負(fù)極板上 形成大顆粒硫酸鉛晶體積累的進(jìn)程，從而延長了電池的使用壽命。
權(quán)利要求
1. 一種碳板負(fù)極板密封鉛酸電池，包括正極板(1)和負(fù)極板(2)，其特征在于有部分負(fù)極板(2)為碳板(21)，所述碳板(21)包括金屬基板，金屬基板上涂復(fù)有多孔碳材料和石墨類材料的混合物以及它們的復(fù)合材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳板負(fù)極板密封鉛酸電池，其特征在于所 述金屬基板用鉛或銅或鋁材料制成，并且表面鍍鉛。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳板負(fù)極板密封鉛酸電池，其特征在于所 述多孔碳材料采用能形成界面雙電層儲能的碳材料，如活性碳粉末或活性碳 纖維或中孔碳或納米碳管，其電化學(xué)電容大于100F/g。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種碳板負(fù)極板密封鉛酸電池，包括正極板和負(fù)極板，有部分負(fù)極板為碳板，所述碳板包括金屬基板，金屬基板上涂復(fù)有多孔碳材料和石墨類材料的混合物以及它們的復(fù)合材料；本發(fā)明是基于超級電容器界面電化學(xué)雙電層的原理，在鉛酸電池負(fù)極板上引入具有電化學(xué)雙電層儲能的碳板，在電解液/電極材料兩相界面上形成的電化學(xué)雙電貯存能量，具有超級電容的性能，使電池兼有電容儲能的特點(diǎn)，具有高比功率，可快速大電流放電，同時相應(yīng)地減少了電池的放電深度，延緩了負(fù)極板上形成大顆粒硫酸鉛晶體積累的進(jìn)程，從而延長了電池的使用壽命。
文檔編號H01M10/06GK101414691SQ20081013633
公開日2009年4月22日 申請日期2008年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月27日
發(fā)明者周建國, 娟 張, 穎 柳, 高建峰 申請人:蘇州大學(xué)